A konvekciós cella olyan rendszer, amelyben a folyadék felmelegszik, elveszíti a sűrűségét és nagyobb sűrűségű régióba kényszerül. A ciklus megismétlődik, és mozgásminta alakul ki. A Föld légkörében található konvekciós sejtek felelősek a szél fújásáért, és számos más természeti és ember által létrehozott jelenségben megtalálhatók.
Konvekció alapjai
A konvekció, valamint a vezetés és a sugárzás a hőátadás három módszerének egyike. A konvekció az anyag tényleges mozgása révén történik. Ez azt jelenti, hogy a konvekció csak gázokban, folyadékokban és plazmában mehet végbe - a szilárd anyag nem. A konvekció jó példája a hőlégballon. Amint a léggömb levegője felmelegszik, a molekulák, amelyekből összeáll, szétterül. Ez a levegő térfogatának növekedéséhez vezet, ami a sűrűség csökkenéséhez vezet. A sűrű anyag kevésbé sűrű anyagba költözik, amikor csak lehetősége van rá. A léggömb meleg levegőjét a környező légkör hűvösebb levegője tolja felfelé, magával véve a léggömböt.
Természetes és kényszerű konvekció
A természetes konvekció akkor következik be, amikor a mozgás teljes egészében a meleg és a hideg anyag közötti sűrűségbeli különbségeknek köszönhető. Az erőltetett konvekció akkor következik be, amikor egy másik erő, például ventilátor vagy szivattyú, hozzájárul a mozgáshoz.
Konvekciós cellák
Hőforrásra van szükség a konvekciós cellák kialakulásához. A folyadékot a hőforrás felmelegíti és eltolja. Ezután a folyadék hőveszteséget szenved, és elkerülhetetlenül lehűl. Ezt a hűvösebb, sűrűbb anyagot az újonnan felmelegített anyag áramlása kényszeríti vissza a kezdeti hőforrás felé. Mozgásrendszer alakul ki, amelyet konvekciós cellának nevezünk. A folyadék addig mozog, amíg a hőforrás jelen van.
Konvekciós sejtek a légkörben
Konvekciós sejtek fordulnak elő a Föld légkörében mind kicsi, mind pedig nagy léptékben. A tengeri szellő például egy konvekciós cellának az eredménye lehet. A víz jobban tartja a hőt, mint a szárazföld. Ez azt jelenti, hogy amikor a nap felkel, a szárazföldön a levegő gyorsabban melegszik, mint a víz felett. Alacsony sűrűségű terület alakul ki a föld felett. A vízből származó nagyobb sűrűségű levegő igyekszik pótolni, óceáni szellőt hozva létre. Éjjel ugyanez történik, de fordítva. Nagyobb léptékben a levegőt magasabb hőmérsékletek melegítik az Egyenlítőnél, emelkedik és északon és délen terjed a pólusok felé, ahol lehűl.
Egyéb konvekciós cellák
A konvekciós sejtek felelősek azért, hogy a makaróni forrásban lévő vízben felemelkedjen és süllyedjen. Az egyik erő, amely hozzájárul a vulkánból kitörő láva kialakulásához, a konvekció. A konvekciós sejtek akár a napon is megtalálhatók.
